Если шаг дискретизации меняется, например, в зависимости от скорости изменения сигнала или по заданной программе, дискретизацию называют неравномерной. Различают адаптивные методы неравномерной дискретизации, при которых шаг изменяется в зависимости от текущего изменения параметров сигнала, и программируемые методы, в которых изменение шага дискретизации производится оператором на основе анализа поступающей информации или в соответствии с заранее установленной программой работ. Адаптивные методы неравномерной дискретизации обеспечивают эффективное устранение избыточности в отсчетах сигналов. Интервал дискретизации в этом случае тесно связан с текущими значениями параметров реализации сигнала.